郭姝彤 审校 刘永仙 艾彩莲 李宝莉
延安大学医学院(延安 716000)
·文献综述·
五倍子有效成分提取分离、药理作用及临床应用研究进展*
郭姝彤 审校 刘永仙 艾彩莲 李宝莉△
延安大学医学院(延安 716000)
五倍子为漆树科植物,具有敛肺、止血等作用,作为传统中药,在临床用于解毒、治疗烧烫伤、久咳、咳血等多种病症。主产于我国四川、贵州等地,其有效成分十分复杂,主要为鞣质和没食子酸。本文就五倍子的化学成分、提取分离、药理作用及临床应用等几个方面展开综述,阐述了五倍子近年来的研究现状,但其物质基础和作用机理方面还有待更深入的研究,以利于新药的开发和为临床应用研究提供可靠的依据。
五倍子在世界上仅分布于东亚的中国、朝鲜、日本及中南半岛。中国的五倍子产量最多、质量最好,以“中国五倍子”闻名于海内外。它是我国林业特产之一,适宜在较温暖湿润的山区和丘陵生长,主产于四川、贵州、云南,以角倍产量为大,肚倍质量为佳。我国历代本草文献对五倍子均多有记载,本品始载于唐《本草拾遗》,在宋《开宝本草》、《图经本草》中均有记载,《证类本草》收于木部中品,《本草纲目》收于虫部。五倍子为漆树科植物,性寒、味涩,其气特异、微臭。具有敛肺降火、涩肠止泻、敛汗止血、收湿敛疮等作用。在临床上多用于治疗肺虚肺热痰嗽、久泻久痢、盗汗、消渴、便血痔血、外伤出血等。五倍子的化学成分十分复杂,主要有效成分为鞣质和没食子酸。
1.1 鞣 质 即鞣酸(Tannic acid),又叫单宁酸。五倍子主含鞣质,含量约为50%~70%(角倍低,肚倍高)。五倍子鞣质为一混合物,由一分子葡萄糖和5~8个分子没食子酸缩合而成。分子量500~3000,大多为无定形固体,味涩,易潮解,较难提纯;有强还原性,在空气中(尤其是碱性条件下)易被氧化而颜色加深;除此之外,鞣质还能与与蛋白质相结合,形成不溶于水的沉淀,是制革工业的重要原料。根据化学结构,可把鞣质类分为可水解鞣质、缩合鞣质和复合鞣质三类,水解鞣质可被酸、碱或鞣酶水解,而缩合鞣质不能被酸和碱水解。利用甲醛浓盐酸—硫酸铁铵反应可鉴别水解鞣质和缩合鞣质。通过研究发现,从7种五倍子中测定了单宁酸的含量,其中角倍为49.01%,肚倍为64.75%,圆角倍为60.75%,其他几种均在40%左右[1]。
1.2 没食子酸 五倍子的主要有效成分是没食子酸(Gallic acid),它是植物体中一类次生代谢产物,属于低毒物质。化学名为3,4,5-三羟基苯甲酸,分子式为C7H6O5,分子量170.12,通常以一水合物的状态存在,白色或微黄色针状晶体,还原性强,遇氧易变为褐色,能与蛋白质、重金属、生物碱等结合[2]。还具有酚酸的一般性质(如遇三氯化铁显色等),并在205~224nm和260~283nm内有两个明显的紫外吸收峰。在五倍子中的含量约为2%~4%,没食子酸一般通过水解五倍子鞣质可获得,广泛应用于医药、食品和农业等领域。
1.3 其他成分 除此之外,五倍子中还含有白果酚、2-羟基-6-十五烷基苯甲酸、淀粉、脂肪、大量的树脂、蜡质等成分,但因为缺乏普遍的生理活性,应用受到一定的局限。
五倍子中主要成分有鞣质和没食子酸,其中鞣质的提取可以采用浸渍法、渗漉法、煎煮法、加压提取法、超临界流体萃取技术等方法;而没食子酸的提取主要有酸水解法和碱水解法、酶法转化法。
2.1 鞣质的提取 五倍子鞣质是一类结构比较复杂的多元酚类化合物,与黄酮类、蒽醌类等既性质相近又可在植物体内共存,其活性较强,所以五倍子主要成分的提取和分离有些困难。
2.1.1 浸渍法:浸渍法是在常温或低热(<80℃)条件下用适当的溶剂浸渍药材以溶出其中成分的方法。李红然等文中提到柳世萍等采用水温浸提法从五倍子中提取单宁酸,提取率约为50%左右,该方法适用于有效成分遇热不稳定的药材提取[3]。
2.1.2 超临界流体萃取技术:超临界流体萃取技术是指在超临界(临界温度和临界压力)状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,通过控制不同的温度、压力以及不同种类及含量的夹带剂,使超临界流体有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。可作为超临界流体的物质有很多,其中以CO2最为常用。关健等文中提到姜萍等在萃取压力25MPa、温度44℃、萃取120 min及夹带剂为乙酸乙酯的条件下,提取率为57.83%,该方法提取率高、工艺流程简单、操作方便,产品是纯天然的,但设备造价高[4]。适用于对热不稳定物质的提取,在医药、化工、食品及环保等领域得到广泛应用。
2.1.3 加压提取法:加压提取法是指在温度和压力一定的状态下,采用常规溶剂对固体或半固体样品进行萃取。闵凡芹文中提到申明乐采用加压法提取单宁酸,得出在破碎粒度为3~5mm、五倍子与水的质量比为1∶5、温度为60℃、100min内的条件下,提取率为99%。该方法使用时间短,提取率高,工艺流程简单,用水量少,消耗低,对环境污染小[5]。
2.2 没食子酸的提取
2.2.1 酸水解法:酸水解法是在酸性条件下把单宁酸溶液水解成没食子酸和葡萄糖的过程。王广娟以五倍子为原料、在酸为催化剂的条件下水解单宁酸制取没食子酸,得出在100℃、3h条件下(盐酸浓度为4mol/mL,料液比1:80),单宁酸水解率约56.3%[6]。该方法使用时间长,提取率较低,不适用于五倍子中单宁含量低的原料。
2.2.2 碱水解法:碱水解法是在碱性条件下先把单宁酸溶液水解,再用酸中和碱后得到没食子酸的过程。邵元元等文中提到陈茜文等研究五倍子单宁酸水解时反应温度、时间和碱液浓度对没食子酸转化率的影响,通过实验分析得出在106℃、100min条件下(单宁酸与氢氧化钠的物质的量比为1∶38),单宁酸水解率约48.3%[7]。该方法工艺过程较为复杂,生成的废液会污染环境。
2.2.3 酶法转化法:酶法转化法最关键的是筛选活性高的单宁酶。五倍子单宁可在单宁酶的作用下水解生成没食子酸。张楚晗等采用单宁酶和五倍子作用,得出结论:不同单宁酶在使用量不同的情况下转化率无明显差别,该方法耗时短,提取率较高,环境条件温和,基本上不会污染环境[8]。
2.3 五倍子中有效成分的分离和测定 近年来,随着中药工程技术的迅速发展,目前已发现许多分离和精制有效成分的方法,包括溶剂分离法、萃取法、絮凝沉淀法、超滤法、分子蒸馏法和色谱分离法等,这些方法大大促进了中药的发展[9]。
2.3.1 鞣质:高燕等文中提到汪咏梅等采用活性炭除去单宁酸中色素、树胶等杂质,提高产品总质量[10]。刘刚等文中提到Degenhardt等采用高速逆流色谱法(HSCCC)分离花青素,该方法操作条件温和,不需要固体支持剂,可以避免因各物质的吸附而造成鞣质的损失[11]。高效液相色谱(HPLC)技术已经广泛用于分离多酚类化合物。正相HPLC能够依据原花青素的聚合度进行分离(一直到十聚体);反相HPLC可以分离黄烷-3-醇单体和低聚体(尤其是二聚体和三聚体)[12]。
2.3.2 没食子酸:张雅丽文中提到付绍平等采用CZE法测定了没食子酸的含量,HPLC法可用于测定热稳定性差或易挥发的样品,CE法可用于测定微量小的样品,这两种方法不仅操作简单而且使用也很方便[13]。
3.1 抗菌作用 五倍子具有广谱抗菌作用。体外实验表明,五倍子煎剂对金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、乙型溶血性链球菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌、炭疽杆菌、白喉杆菌、大肠杆菌等均有不同程度的抑制作用[14]。阎爱荣等对五倍子体外抗ESBLs大肠埃希菌、假单胞铜绿杆菌、变形链球菌进行了抑菌研究,其对上述菌种均有不同的抑制作用,其中对假单胞铜绿杆菌的生物膜具有清除作用[15]。向丽等进一步研究了五倍子对表皮葡萄球菌的抗菌作用及其形态学变化,另外,五倍子煎剂对接种于鸡胚的流感甲型PR8株病毒有抑制作用,可能与其中所含鞣酸有关[16]。近年来,随着科学技术水平的提高和不断深入的研究,五倍子的抗菌作用在临床上得到了更广泛的应用。
3.2 抗生育作用 体外杀精试验表明,精子活动度在80%以上的精液,当与10%五倍子甘油溶液1∶1滴于载玻片上搅拌后镜下观察,无一精子活动,全部呈僵直状态。将其各一滴接触,相邻部形成一个自然接触面时,在显微镜下观察,未见精子能越入五倍子甘油溶液界内,且均相继在临界面死亡[17]。
3.3 清除自由基及抗氧化作用 五倍子的化学成分几乎都有邻位酚羟基结构,在生物体内具有较强的清除超氧自由基的作用,从而产生抗衰老的作用。体外实验证明,五倍子鞣酸能清除亚硝酸根离子,故推测对亚硝酸胺致癌过程可能有抑制作用。Seyed FN报道五倍子酸可通过对“氧化/抗氧化”平衡的改变,减轻氟化钠导致的神经毒性[17]。勾明玥等通过研究五倍子鞣酸,发现其有降低体内亚硝胺的产生和清除自由基的作用[18]。研究了五倍子多酚提取物的抗氧化作用,通过对逐级萃取后的五倍子各组分进行了抗氧化研究,发现五倍子具有较强DPPH自由基清除能力[19]。
3.4 收敛作用 药理实验表明,五倍子鞣质对蛋白质有沉淀作用,能使皮肤、黏膜、溃疡面等局部组织的蛋白凝固,而呈收敛和止痒作用。同时小血管也被压迫收缩,血液凝固而呈止血效果,鞣质的收敛作用不仅可以减轻肠道的炎症反应,还有良好的止泻功能[20]。有研究发现五倍子细辛酊能够治疗早泄,在该药方中五倍子和细辛起到局部麻醉的作用,特别是五倍子中鞣酸能够使皮肤黏膜干燥、收敛止泄,两药合用能够降低阴茎皮肤的敏感性,从而起到治疗早泄的作用[21]。此外,五倍子的收敛作用在外用时还能治疗盗汗、软组织损伤、烧烫伤、龋齿痛、慢性化脓性中耳炎及外伤出血等疾病。
3.5 毒性研究 现已有研究对五倍子酸的安全性进行了比较全面的评价。在小鼠的体内实验中,当五倍子酸浓度为5g/kg体重时,小鼠并未发生死亡或明显毒性作用,当五倍子酸浓度为1g/kg·bw时,小鼠血液学参数仍未发生显著变化[22]。Swati等给予Swiss瑞士白化小鼠300mg/kg·bw时,小鼠没有发生明显的改变,表明五倍子酸无毒或具有低毒性,安全范围广[23]。
近年来五倍子的应用非常广泛,内服能敛肺降火、涩肠止泻和敛汗,外用能解毒、消肿、收湿敛疮和止血,在临床上就有以下报道:有文献报道五倍子有降血糖的作用[24]。还有研究发现五倍子没食子酸可以促进因牙齿脱矿釉质而致的矿化,但在临床中的抑龋作用还需要进一步的研究。周劲光文献中提到战学验等在治疗门诊15例复发性口腔溃疡时使用芪酱汤内服、五倍子外敷有较好的疗效[25]。近期也有文献报道,系统性红斑狼疮一般采用激素治疗,但会出现如盗汗;现在改用五倍子粉敷贴于神阙穴,有良好的临床疗效[26]。
综上所述,我国五倍子产量较大、分布广泛、价格便宜、安全系数较高,从古到今,许多医药学专家们都在临床治疗中应用五倍子,不仅取得了较好的疗效,而且在长期临床使用过程当中积累了许多丰富的经验和药物配方,为今后进一步的研究奠定了扎实的基础。从目前五倍子的临床应用来看,五倍子的疗效基本上是五倍子鞣质及五倍子各种化学成分和药理活性共同作用的结果。经研究发现其具有抗菌、抗病毒、抗氧化和收敛等功效,并且它的抗菌作用更加广泛。如在治疗早期宫颈癌时就采用了五倍子注射液,疗效较好。随着新时代的快速发展和人类生活的日益需求,专家们开始深入研究五倍子的各种活性和作用机理,相信在不久的将来,五倍子的应用前景将会越来越广阔,其药用价值将会得到更好的利用,广泛应用到各个领域中。
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(收稿2015-01-12;修回2015-03-03)
*陕西省高水平大学建设专项资金基础医学资助项目(2013SXTS02)
延安市科学技术研究发展计划项目(2013-KW30)
△通讯作者
五倍子 提取分离 药理作用 临床应用
R282
A
10.3969/j.issn.1000-7369.2015.06.059